重构控制技术在船舶减摇中的应用研究

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1、分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文重构控制技术在船舶减摇中的应用研究硕士研究生：杨武斌指导教师：吉明副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：刘彦文副教授哈尔滨工程大学2017年3月分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文重构控制技术在船舶减摇中的应用研究硕士研究生：杨武斌指导教师：吉明副教授学位级别：工学硕士学

2、科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchontheReconfigurationControlTechnologyApplicationinShipStabilizationCandidate:YangWubinSupervisor:AssociateprofJiMingAcademicDe

3、greeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandControlEngineeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献

4、相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫

5、描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要船舶减摇控制系统的容错性和可靠性是确保船舶安全出海作业和返航的一个重要因素。当减摇鳍由于各种因素影响而发生故障时，船舶减摇控制系统应能够依据故障特性和损伤特性快速调整控制

6、策略并实现控制系统的重构，这对于确保船舶继续完成出海作业任务及安全返航有着很重要的意义。因此，本文研究提出了一种基于伪逆法与不动点法结合的控制分配的重构控制系统，并对该系统进行了分析研究。本文研究的主要内容包括：首先阐述本文的研究目的和意义，介绍重构控制技术的国内外发展历史和现状，将常见的重构控制方法进行分类论述，同时论述船舶减摇国内外发展历史和现状。其次分析船体所受到的外力及力矩分析，建立船舶运动动力学模型，利用海浪波能谱密度，建立海浪干扰数学模型，对建立的数学模型进行仿真验证。然后分析减摇控制系统

7、可重构控制的要求和条件，分析总结常见的操纵面典型故障。最后依据研究的船舶为多伺服冗余控制系统的特点，和采用控制分配技术进行冗余控制系统设计的优越性，研究基于伪逆法与不动点法结合的控制分配的重构控制算法，设计出一套实时性良好、运算量较小、便于实现应用、满足作动器约束条件的减摇重构控制方法，针对减摇鳍发生不同故障情况下设计出不同重构控制策略。同时对设计的减摇重构控制系统进行不同海况下减摇性能仿真验证，仿真结果表明:基于控制分配设计的船舶减摇重构控制系统能较好的协调分配控制多操纵面，在减摇鳍发生各类故障情况

8、下能有效保证系统的减摇能力。关键词：船舶减摇；冗余控制；控制分配；可重构控制ABSTRACTThefault-tolerantandreliableofshipanti-rollcontrolsystemisanimportantfactortoensurethesafeoperationandreturn.Whenthefinstabilizerfailsduetovariousfactors,theshipstabilizercontrolsyste